第三节非合金钢（碳钢）

第三节非合金钢（碳钢）

杂质元素和合金元素在钢中的作用 钢中的元素钢中除Fe、C两种主要组成元素外。杂质元素：因冶炼等原因，钢中不可避免地存在的一些元素。合金元素：为改善钢的性能，冶炼时有目的地加入钢中的元素。

不管是杂质元素、还是合金元素， 都会对钢的组织和性能产生影响。

一、杂质元素对钢性能的影响 钢中的常存杂质元素 Mn、Si、S、P

1、Si的作用 来源炼钢时加入的脱氧剂。有益作用能消除FeO夹杂对钢的不良影响，少量能溶入F中起固溶强化作用，提高钢的强度、硬度及弹性。有益元素过多会造成塑性下降，冲击性能变差。有害影响

2、Mn的作用 来源炼钢时加入的脱氧剂。有益作用能与S化合形成MnS，减轻S的有害影响；少量能溶入F 中起固溶强化作用。有益元素过多会造成塑性下降。有害影响

3、S的作用 来源炼钢原料和燃料。有益作用在钢中形成FeS , FeS与Fe形成低熔点（985℃）共晶体分布在晶界上，使得对钢进行热加工时容易脆化开裂，这种现象称为热脆。有害影响有害元素

4、P的作用 来源炼钢原料和燃料。少量能溶入F中，使强度、硬度显著提高。有益作用引起钢的塑性和韧性急剧下降，尤其在低温时脆性更大，这种现象称为冷脆。有害影响有害元素

杂质元素总结： 元素有益与有害是相对的：硅、锰虽有益，但也不是多多益善；硫、磷虽有害，应该严格控制含量。

二、钢的分类 非合金钢（碳素钢）按化学成分分类低合金钢合金钢

低碳钢： <0.25% 按碳含量Wc 中碳钢： 0.25~0.60% 非合金钢分类高碳钢： >0.60% 普通质量碳钢：按质量优质碳钢：特殊质量碳钢：碳素结构钢：按用途碳素工具钢：碳素铸钢：

普通质量低合金钢 按质量优质低合金钢低合金钢分类特殊质量低合金钢可焊接的低合金高强度结构钢按主要性能及特性低合金耐热钢低合金钢筋钢铁道用低合金钢，等

优质合金钢 按质量特殊质量合金钢合金钢分类工程结构用合金钢按主要性能及特性机械结构用合金钢不锈、耐蚀和耐热钢工具钢轴承钢特殊性能钢

非合金钢（碳钢） 碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢铸造碳钢

三、碳素结构钢： Q×××AF 沸腾钢F 屈服点脱氧方法半镇静钢b 镇静钢Z 屈服点s的值特殊镇静钢TZ 质量等级：A、B、C、D、E

例：表示屈服点为235MPa、质量为A级的碳素结构钢，是沸腾钢。 Q235AF 表示屈服点为285MPa、质量为B级的碳素结构钢，是镇静钢，省略Z。 Q285B

碳素结构钢 成分含碳量较低，Wc<0.30% 正火，使用时不进行热处理。热处理较高的强度，良好的塑性与韧性；并具有良好的焊接性。性能 Q235 典型牌号

应用如表2-4（P40） Q195、Q215、Q235、Q255、275 可用于受力较大的机械零件，如链轮、拉杆等。一般桥梁、建筑结构，普通机械零件，如螺钉、螺母等。

四、优质碳素结构钢： 用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数。例： ——表示平均碳质量分数为0.45%的优质碳素结构钢。 45

———表示Wc为0.65%、含锰量较高（WMn=0.9~1.2%)的优质碳素结构钢。———表示Wc为0.65%、含锰量较高（WMn=0.9~1.2%)的优质碳素结构钢。 65Mn ———表示Wc为0.08%的优质碳素结构钢，属沸腾钢。 08F

优质碳素结构钢 Wc=0.05-0.85%，多数为低中碳成分，少数高碳。成分一般使用时必须进行热处理。热处理较高强度，较好塑性与韧性。性能变化范围较大。性能 45 典型牌号

应用如表2-5（P40） 08F、 20、 45、 65 冷冲压件，如汽车和仪表外壳、容器、罩子等。冷冲压件、焊接件和标准件、渗碳件等零件。调质件：机床齿轮、机床主轴、曲轴、连杆等重要零件。弹性件和耐磨件：小尺寸弹簧、低速车轮等

五、碳素工具钢： T（“碳”）+两位数字（表示钢中平均碳的质量分数的千分数）。例： ——表示平均碳质量分数为0.8%的碳素工具钢。 T8 ——表示平均碳质量分数为1.20%的高级优质碳素工具钢。 T12A

碳素工具钢 成分 Wc=0.70-1.30%，高碳钢必须经淬火回火处理。热处理高的硬度、强度，良好的耐磨性，一定的塑性与韧性。性能 T8、T10、T12A 典型牌号各类手工工具和低速工具。

应用如表2-6（P41） T7、T8、 T10、 T12、T13A 承受振动、冲击的工具，如冲头、大锤、木工工具。用于需要较高耐磨性和一定韧性的工具，如手工锯条、剪金属用剪刀。不受振动和冲击的耐磨工具，如丝锥、锉刀、乔刀、板牙、量具等。

六、铸造碳钢： ZG+两组数字（分别表示最小屈服点和最小抗拉强度）。例： ——表示最小屈服点为310MPa、最小抗拉强度为570MPa的铸造碳钢。 ZG310-570

铸造碳钢 成分 Wc=0.20-0.60%，低中碳铸造成形，经热处理后使用。热处理较高的硬度、强度和塑性、韧性，即综合力学性能较好。性能 ZG200-400 典型牌号

应用如表2-7（P42） ZG200-400、ZG270-500、ZG310-570 用于受力不大，要求良好塑性和焊接性的零件，如机座、变速箱壳体。用于受力较大的复杂零件，如轧钢机机架、轴承座、连杆、曲轴、缸体。强度和耐磨性较好，但韧性、焊接性降低。用于重载齿轮、制动轮。

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